由于节省能源和环境保护的法规日趋严格,近年来汽车工业的发展方向是致力于开发低油耗和低排放汽车。在各种降低油耗的措施中,把实现汽车轻量化作为措施,而轻量化的主要着力点又定在行走系统.
为此,努力在行走系统采用轻质金属材料(铝、镁)和有机材料(聚合材料),就成为减轻空车质量的有效措施。
铝作为轻结构材料的使用实例越来越多。目前,每辆轿车的平均用铝量为70 kg ,约占轿车空车质量 6% .其中发动机和变速器的铝用量是40 kg,行走系统是 18 kg ,车身为 10 kg,车内装备用量为3 kg。根据新的估计,在近几年内,轿车中铝的用量将达到120 kg。
至今,汽车轻金属材料主要是集中用在车身上,在转动件和振动件中的用量也在与日俱增,按质量计,车轮占首位。通过采用铅车轮,不仅能降低汽车加速时的能量消耗,而且还能实现车轮在车身上悬架连接的小的切向力。这对车身及行走系统的尺寸设计和质量都是有利的。由于采用铝车轮而减少的非筑载质量,也附带地改进了汽车的行驶性能和行驶舒适性。
铝制车轮的使用已有 20 年的历史，而且对赛车运动产生冲击性效果。1923年,普佳奇公司制的赛车就装用了砂模铸造的铝车轮。此后,德国奔驰公司用 3年时间,开发出采用锦接铝轮加的轮辐式铝车轮 ,轮辆是挤压成型的,这种铝车轮也只用于赛车。
铝车轮已成为汽车生产厂的原装件或选装件。轿车车轮主要是采用低压铸造法制造。从 60年代中期以来，轿车和载货车采用锻造铝车轮的明显增多.特别值得指出的是,由 奥托福克斯(OttoFuchs)开发的铝锻造技术制铝车轮已投入大批量生产,并已应用于奔驰和波尔舍汽车上。
铝车轮的成功使用,首先在于它同钢制车轮相比质量轻,而且能满足其苛刻的设计要求。此外,由于铝的较高的热传导性,能够快速地散发掉轮胎的摩擦生热。由此,一方面能减低制动装置的热载荷,同时也提高了汽车的行驶安全性。再者,采用铝车轮会降低轮胎受热,即降低了轮胎的挤压功.从而,有利于减轻轮胎的磨损。
现代汽车对车轮系统的要求如下:有小的质量、良好的静力和动力学强度特性、良好的耐腐蚀特性、良好的回转特性、良好的导热性能、良好的再生性能、不受限制的成形可能性、优异的表面光洁度、较低的价格
对于汽车车轮尺寸的确定,不仅要依据汽车在正常行驶工况下的要求,而且还要考虑在错误使用状态及超负荷工应力,MPa况下的使用要求,特别是在低气讨下高速穿越不良路面的行驶条件下的要求。为了开发出一个尽可能轻的车轮，就不仅要选择低密度的材料,还必须做材料的性能试验,在具有高的静态强度的同时,还必须具有良好的塑性,以便在超负荷状态下可通过变形承受载荷。此外,还要有良好的抗振性能和耐腐蚀性能,以实现必要的使用寿命。